有机化学考研复习资料-脂环烃
考研《有机化学》考研重点考点归纳(一)
考研《有机化学》考研重点考点归纳（一）第1章烷烃与环烷烃1.1考点归纳一、烃的基本概念1．定义烷烃是只含碳、氢两种元素且碳原子均以单键相连的有机化合物，又称为饱和烃，也称石蜡烃。
2．分类（1）链烷烃：分子中没有环的烷烃，又称为脂肪烃，其通式为CnH2n＋2，n 为碳原子数；（2）环烷烃：碳骨架是环状的饱和烃，又称为脂环化合物（alicyclic compound），其通式；（3）单环烷烃：只含有一个环的环烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的通式为CnH2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃按环的大小，分为：（1）小环：三、四元环；（2）普通环：五、六、七元环；（3）中环：八至十一元环；（4）大环：十二元环以上；（4）多环烷烃：含有两个或多个环的环烷烃称为多环烷烃；（5）集合环烷烃：环系各以环上一个碳原子用单键直接相连而成的多环烷烃；（6）桥环烷烃：两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃；（7）螺环烷烃：单环之间共用一个碳原子的多环烷烃称为。
二、烷烃的同系列及同分异构现象1．烷烃的同系列凡是有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数的增加而有规律地变化的化合物系列称为同系列。
同系列中的化合物互称为同系物。
相邻同系物在组成上相差CH2，这个CH2称为系列差。
2．烷烃的构造异构（1）分子式相同而结构相异的化合物叫做同分异构体。
烷烃的构造异构实质上是由于碳干构造的不同而产生的，所以往往又称为碳干异构。
书写构造式时，可用简式、碳干式、键线式等表示；（2）烷烃分子中，随着碳原子数的增加，构造异构体的数目也愈多；（3）构造异构体的物理性质都不同。
直链烷烃的沸点要比带有支链的构造异构体的沸点高。
3．碳原子分类及烷基（1）按它们所连碳原子数目的不同，可分为：①只连有一个碳原子的称为伯碳原子（或称第一碳原子），通常也用“l°”来表示；②连有两个碳原子的称为仲碳原子（或称第二碳原子），常用“2°”表示；③连有三个碳原子的称为叔碳原子（或称第三碳原子），常用“3°”表示；④连有四个碳原子的称为季碳原子（或称第四碳原子），常用“4°”表示。
有机化学学习笔记：第三章脂环烃
cis-1,4-环己二醇
二羟基形成分子内氢键有效地降低了分子 能量，所以，船式构象仍然是优势构象， 同时由于形成分子内氢键，导致它比反式1,4-环己二醇的沸点低560C。
H H H OH O H OH
HO H
H OH
HO H
trans-1,4-环己二醇
B. 偶极-偶极相互作用
H HOOC H COOH
C(CH3)3 大的叔丁基在e键，甲基也 在e键不存在与氢原子间的 1,3-相互作用。
大基团优先在e键 上，然后按照顺 反排列其它基团
优势
CH3 H
影响环己烷构象的因素：
分子内氢键 偶极-偶极相互作用 1,3-相互作用 角张力 扭张力
3．手性构型与手性构象
CH3
CH3 H CH3 H 构象对映体 椅式构象可以经 船式构象相互转换。
3.5 小环化合物的合成
1．,-二卤代烃与Zn反应
BrCH2CH2CH2Br Zn 产率低，效果不好。
2．烯烃与卡宾(carbene)反应
CH2I2 Zn
环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷
芳香组化合物 命名规则
环己烯 1,3-环戊二烯 环辛炔 (最小环状炔烃)
含有取代基的单环烃命名： 从特征官能团处编号，并使取代基号码最小。
6 1 2 3 4 5
5 6
4 3 2 1
4 5 6 1 3 2
4-甲基环己烯
H
5-甲基-1-异丙基1,3-环己二烯
CH3 H H CH3
甲基环己烯
COOH
H
1
R
CH3 CH3
S
6 5 4
2 3
CH3
cis-1,2-二甲基环己烷 trans-1,2-二甲基环己烷
有机化学---李景宁主编复习资料
一、烯烃的系统命名1、选择主链选择含有双键做主链，以主链的碳原子的数目叫做“某烯烃”；2E-3,5-二甲基-2-己烯2、给主链进行标号，把主链的碳原子进行标号；3、标明双键的位次；将双键的位置放在最小的位次，放在烯烃的名称前面；4、其它烯烃的命名与烷烃的相同；5、顺式与反式的命名对于顺式和反式只适用于有两个基团相同的情况顺式--结合在双键碳原子上的两个基团在同侧的情况。
反式--结合在双键碳原子上的两个相同的基团在异侧。
CH3ClHCH3(1E)-1-chloro-2-methylbut-1-ene对于复杂的烯烃的命名。
常用Z/E 命名法规则：A>B,C>D--Z型结构A<B,C>D--E型结构21C 54A 6321A64C5 3Z型结构 E型结构CH3CH3CH3 H(2Z)-3-methylpent-2-eneCH3CH33CH3(3E)-2,3-dimethylhex-3-ene二、烯烃的化学性质（一）亲电加成反应1与酸的反应：马氏规则（1）与卤化氢的反应：卤化氢和烯烃的加成，可得到一卤代物。
反应在CS2、石油醚或冰醋酸，浓的氢溴酸和氢碘酸也能和烯烃的反应，浓盐酸反应需要加入催化剂（AlCl3）才可以发生反应。
卤化氢的酸性强度为：HI>HBr>HCl。
马氏规则：凡是不对称的烯烃和酸的加成，酸中的氢离子加到含氢多的碳原子上，其他的卤素原子加到含氢原子少的碳原子上。
CH2H3+Br H C H3CH3Cbut-1-ene2-bromobutane（2）与卤素的加成反应烯烃能与卤素单质发生加成反应，生成在相邻的两个碳原子上个带一个卤素原子。
（反应在常温下就是迅速、定量的进行）溴的CCl4溶液与烯烃的反应，作为烯烃物质的检验方法。
烯烃与碘单质很难反生反应，一般用氯化碘或溴化碘与之反应可以与碳碳双键定量的反应。
卤素的活泼性：氟>氯>溴>碘烯烃与卤素的水溶液可以发生加成反应，卤素与水发生化学反应，卤素原子带有正电荷，加成在含氢原子较多的碳原子上。
有机化学—脂环烃
❖ 故三元环的结构特殊。
❖ 现代物理方法测定，环丙烷分子中： 角 C-C-C = 105.5°; H-C-H =114°。
H
键
❖ 所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道 是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。
❖ 由图可见，环丙烷分子中存在着较大的张力 （角张力和扭转张力），是一个有张力环，所
H
以易开环，所以易开环，发生加成反应
根据碳环数目
分类
是否含有重键
成环碳原子数目
1、按脂环烃中含碳环数目分类
脂环烃
单环脂环烃：小环（3-4）；普通环（5-7）； 中环（8-12）和大环（>12），其中五环、六 环最常见。
二环脂肪烃（螺环，桥环）
多环脂环烃
单环
螺环
桥环
多环
❖二环脂肪烃之螺环烃
共用一个碳原子的双环为螺环烃 螺原子：共用的碳 按碳原子总数称螺某烷
1-甲基-3-异丙基 环己烷
111-甲--1甲甲环-基环甲环基基己环-基己己3--33烷-己烷-烷异-3异异烷-丙异丙丙基丙基基基
二、环的张力及环己烷的构象
1、环的张力
❖ 环丙烷的结构
❖ 理论上：
❖ 饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5°
自相
H
❖ 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60° 矛盾
脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃 类。脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界，尤其是在
石油和植物中。由植物第的花四、章叶、茎脂、根环、烃果皮等提
取出来的香精油（挥发油），都含有大量的不饱和脂 环烃及其含氧的脂环化合物。它们大多具有生理活性。
第一节 脂环烃的分类
定义：链状烷烃碳链的首尾两个碳原子以单链 相连，形成具有环状结构的烷烃成为环烷烃。
5有机化学习题与考研指导第五章脂环烃(第五轮)答案
第五章脂环烃一.目的要求了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。
理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。
二.本章内容小结1. 脂环烃的定义由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。
按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。
2. 脂环烃的命名单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。
如：环戊烷，甲基环丁烷桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[a.b.c]某烃(a≥b≥c)。
先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。
沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。
分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。
如：7, 7-二甲基二环[2, 2, 1]庚烷螺环化合物命名的固定格式为：螺[a.b]某烃(a≤b)。
命名时先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。
如：螺[4.4]壬烷3.环烷烃的结构与稳定性环烷烃的成环碳原子均为sp3型杂化。
除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。
在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。
所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。
注意桥头碳原子不稳定。
4. 环己烷以及取代环己烷的稳定构象环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。
一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。
因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。
如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。
5. 环烷烃的化学性质环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。
并且与氢卤酸加成符合马氏规则。
但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。
有机化学第五章脂环烃
§ 5.3 脂环烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
1、与开链烷烃类似的性质：取代反应
同烷烃相似，光照或加热下环烷烃发生自由基取代反应。
+
Cl2
hν
Cl
+
Br2
hν
Br
2、与烯烃类似的性质 —— 小环烷烃的加成
1）加H2：
Ni 。 80 C + H2 Ni 。 120 C Pt 。 300 C CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 用Ni催化难以反应
平面式构象：像环丙烷一样，不稳定，因为扭转 张力和“角张力”存在。 蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构 象。 通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶 式构象，处于动态平衡。蝶式是优势构象。
3.环戊烷的构象
环戊烷的构象主要是信封型和半椅型构象。 两者处于平衡。因为平面构象能量较大，一般 认为环戊烷采取这种构象可能性很少。
第五章 脂环烃
【本章重点】 脂环烃的结构和化学性质。 【必须掌握的内容】
1. 脂环烃的命名。
2. 脂环烃的化学性质——环的大小对化学性质 的影响。 3. 环己烷及取代环己烷的稳定构象。
§ 5.1 脂环烃的定义和命名 一、脂环烃的定义
性质和脂肪烃即开链烃相似的环烃叫脂环烃。 •根据环上碳原子的饱和程度不同脂环烃可分为饱和脂环烃 （环烷烃）及不饱和脂环烃（环烯烃、环炔烃）： 环烷烃
和 C5 是重叠构象，有扭转张力，船头和船尾上两 个伸向船内的氢（旗杆键上氢）相距0.183nm，小于 正常非键氢原子间距离(>0.24nm)，有非键张力，它 的能量比椅型高 30 kJ∙mol-1。
(3)平伏键与直立键
有机化学基础知识点整理炔烃和脂环烃
有机化学基础知识点整理炔烃和脂环烃有机化学基础知识点整理 - 炔烃和脂环烃炔烃和脂环烃是有机化学中的两个重要类别。
本文将对它们的基础知识进行整理，以帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、炔烃炔烃是指含有碳碳三键（C≡C）的碳氢化合物。
常见的炔烃有乙炔（C₂H₂）和苯乙炔（C₆H₆）。
炔烃具有以下几个特点：1. 亲电性：炔烃中的碳碳三键极易被电子亲和性较强的试剂攻击，发生加成反应。
常见的添加试剂有氢气、溴水等。
2. 反应活性：由于炔烃分子内部不饱和度高，容易进行环化反应、递增反应和聚合反应。
3. 构象异构性：炔烃分子可以通过旋转碳碳三键自由度形成多种构象异构体。
二、脂环烃脂环烃是指在环状结构中含有饱和碳碳的有机化合物。
常见的脂环烃有环己烷（C₆H₁₂）和环辛烷（C₈H₁₆）。
脂环烃具有以下几个特点：1. 稳定性：由于脂环烃中的碳碳键都是单键，因此分子结构稳定，不易发生化学反应。
2. 立体异构性：脂环烃分子中碳原子的排布不同，会导致分子具有不同的立体异构体。
3. 构象异构性：脂环烃分子也可以通过旋转碳碳单键自由度形成多种构象异构体，但相对于炔烃来说，脂环烃的构象异构性较小。
三、炔烃和脂环烃的应用1. 炔烃的应用：炔烃广泛应用于有机合成和化学工业中。
乙炔是合成氨、聚乙炔纤维和合成乙醛的重要原料。
苯乙炔则用于合成染料、医药和农药等。
2. 脂环烃的应用：脂环烃被广泛应用于石油工业和制药工业。
环己烷是一种常用的有机溶剂，广泛用于提取、洗涤和溶解。
环辛烷则用于合成肥皂、润滑油和高级燃料等。
四、总结炔烃和脂环烃是有机化学中重要的两个类别。
炔烃具有较强的亲电性和反应活性，常应用于有机合成和化学工业。
脂环烃稳定性较高，在石油工业和制药工业中有广泛应用。
了解和掌握炔烃和脂环烃的基础知识，对于理解有机化学反应和应用具有重要的意义。
本文对炔烃和脂环烃的基础知识进行了整理，介绍了它们的特点、应用以及相关的重要概念。
希望读者通过本文的阅读，对炔烃和脂环烃有更深入的认识，为进一步学习和应用有机化学提供基础。
有机化学第四章脂环烃
Br
Br
溴褪色 可用于 鉴别环 烷烃
不起加成，而是取代反应
（3）加HX, H2SO4
HBr H2SO4
CH3 CH3
CH3 CH3 C CH CH3 Br CH3 CH3 C CH CH3 OSO3H
H2O
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 OH
加成时符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上。
对称轴
H
H
H
H
H H
H
H H
H H
H
环己烷的直立键和平伏键
直立键 平伏键
（2）一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。
例如：
H
CH3
H
H
室温
7%
H CH3
H H
93% 内能比a型少 75.3KJ/mol
（2）二元取代环己烷的构象 二元取代环己烷，是以取代较多e键的构象为最稳定。
2.举例 1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-4-乙基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,2-二甲基环丙烷
反-1,2-二甲基环丙烷 3-甲基-3-环丙基戊烷
（4）环上取代基复杂时，可环做取代基，链为主体。
（二）环烯烃或环炔烃
母体为“环某烯”或“环某炔”，编号从不饱和碳原子开始
环戊烯
3,4-二甲基环己烯
1
4
2
3
6
5
椅式构象
船式构象
2.物理方法测出 （1）船式环己烷比椅式能量高26.7kJ/mol，在常温下环己烷几乎完全以较稳定的椅式 构象存在。 （2）椅式构象稳定的原因是相邻碳原子的键都处于交叉式。 （3）船式构象不稳定的原因是在船式中碳原子的键（2，3和5，6）处于全重叠式的位 置，斥力较大，Van de waals张力较大。
有机化学- 脂环烃
(二) 现代理论解释
环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂 化；除了环丙烷以外，其它环烷烃的 碳原子都不在同一平面上。经X射线检 测，他们的键角几乎都是109.5度。因 此，环丙烷相较于其他环烷烃更不稳 定。热化学实验结果也予以证明，p54 页。
燃烧1mol化合物所释放的能量，通过比 较每个CH2的平均燃烧热发现，环丙烷中
子以外的碳原子数目, 小 碳原
子总
的数在前, 大的数在后
数
编号从小环到大环 (从小环中与螺原子 相邻的碳原子开始)
螺[a,b]某烃 (a≤b)
命名注意事项: 1、定性，看清分类（是桥环还是螺环）之后写“ 螺 [ ] 某 烷/烯/炔”； 2、编号从小环开始再编大环，不受环上是否有特殊取代基（烯/炔等）干扰； 3、第一个号是从螺碳原子旁边小环上的碳开始。
8
6
5
1
4
2
78Βιβλιοθήκη 3螺[3,4]辛烷
9 10 1
2
5
8
7 64
3
螺[4,5]-6-癸烯
43 5
76 1 2
螺[4,5]-1,6-癸二烯
9
2. 桥环烃:
概念：两个碳环共用两个或两个以上碳原子。
二环[a,b,c] 某 烃 (a≥b≥c)
根据成环碳原子总数目称为二环某烃; 编号从一个桥 头碳开始沿最长的桥路到另一个桥头碳原子, 再沿次长 的桥路编回到第一个碳原子，最后编最短桥路）。方 括号内, 大的数在前, 小的数在后。坚守最小原则，如： 对于相同大小的环, 以双键位置较小为宜。
因此除了三四元环为张力环以外环戊烷及其以上的环烷烃键角都是接近10928环己烷椅式构象环己烷椅式构象香蕉键开链或较大脂环化合物中轨道可达到最大重叠环丙烷分子中轨道部分重叠上页下页首页脂环烃的稳定性顺序由小到大
有机化学第3章-1-环烃(脂环烃)
C6 H2
8
CH2 C4
5CH
CH3
1
CH2 2 CH2
3CH2
5-甲基螺[3 .4] 辛烷
9 10 1 2 8
5 7 64 3
螺[4.5]癸-1,6-二烯
§3-1 脂环烃
3. 桥环烃的命名
① 桥环烃编号方法---从桥头碳开始，由大桥到小桥顺序编号。
② 桥环烃命名方法---参与成环的总碳数为母体，用某环作
（一）五元环以上烃性质
1.游离基取代反应
CH2 CH2
hv
CH2 + Br2
CH2 CH2
CH2 CH2 CH-Br
CH2 CH2
2.亲电加成（不饱和环烃） Br Br
CH3
+ Br2
+ HI
H3C I H
不对称时产物符合马氏规则
§3-1 脂环烃
3.氧化反应
CH H3C-CH CH
KMnO4 / H+
饱和脂环烃通式：CnH2n
● 结构中所有的键都是σ键
脂环烃的特点
● 性质上以开链的烃相似；比较稳定 ● 结构上其碳架是环状。
● 碳原子采用SP3杂化,理论键角109.5°
● 分子中存在角张力,环越小角张力越大, 分子越不稳定,易开环发生加成反应
§3-1 脂环烃
一、 分类与命名
(一)分类
单环烃
按 环 大
词头，词头与母体之间用方括号，并
写上每条桥的碳数（先大桥后小桥）。
7
CH2
8
C1H3 C
CH22
CH-CH3 CH23
Cl CH CH
6
5
C4 H2
1,8-二甲基-6-氯二环[3.2.1]辛烷
有机化学第五章 脂环烃
三、脂环烃的结构与稳定性
为什么三、四元的小环化合物不稳定，易发生开环 的反应，而五元环、六元环相对稳定？
拜尔张力学说
键角： 60° 90°
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复
正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角
越多，张力就越大。
C C
109.5 。
C
105.5 。
C
如果取代基更大，则空间效果更突出，叔丁基以e键与环
相连的构象近100％。
C
（２）二取代环己烷的构象
1,2-二甲基环己烷
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
反式
顺式
1,2-二甲基环己烷的平面表示法
顺式
CH3 H3 C CH3 CH3
稳定性相同 反式
CH3 CH3 CH3
CH3
更稳定
H 1 H H 5 2 H 4 2.50A H H 2.51A H H 3 H 2.49A H
H 6
H
a键
e键
a b b b a a a
a b b b a a a
b b a
b a a b
b
a
b
构象翻转，a键转变成e键，e键转变成a键；环 上原子或基团的空间关系保持。
2、环己烷椅式构象的书写
3、环己烷的船式构象
椅式
扭船式
船式
半椅式
1、环己烷的椅式构象
H 1 H H H
H 2 3 H H 4 H H
H 6 H H
5
锯架式
纽曼式
环己烷椅式构象的特点
环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
C－H键分为两类，有6个直立键叫a (axial) 键，有6个 平伏键称e (equatorial)键。
有机化学 第五章 脂环烃
(3) 其它方法
+
CHO
。
30 C
100%
OH
+ ZnBr2 CHO
环戊二烯的工业来源和制法
石油热裂解的C5馏分加热至100℃，其中的 环戊二烯聚合为二聚体，蒸出易挥发的 其他C5馏分，再加热至约200℃，使二聚 体解聚为环戊二烯：
。
+
100 C
。
200 C
(八) 萜类和甾族化合物
萜类化合物广泛存在于自然界，是植物香精 油的主要成分，广泛用于医药、香料工业。
CH +
CH
双烯体 亲双烯体
双环[2,2,1]-2,5-庚二烯
（四) 环烷烃的结构与稳定性
• 环的大小与环张力、环的稳定性 • 环丙烷的结构 • 环丁烷的结构 • 环戊烷的结构
(四) 环烷烃的结构与稳定性
实验事实： 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环 why? 结构所致！环张力所致！
• 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高， 稳定性越差，越容易开环加成。
(甲) 桥环烃 (乙) 螺环烃
(二) 脂环烃的命名
(1) 单环脂环烃
CH2 CH2 CH2
即
CH2 CH2
环戊烷
CH3
即
CH
H3C
CH3
CH3
CH3 CH3
甲基环丁烷
1,2-二甲基环戊烷
H CH3
H CH3
CH3 H
即
CH3 H
1-甲基-4-异丙基环己烷
CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
1-甲基-1-环己烯
环己烷的船式构象
船式与椅式翻转，环己烷二种椅式构象互换
取代环己烷的构象1
有机化学--第四章脂环烃PPT课件
C H3 C H3 C H3
C H3
对 环 四个1,3-二直立键
0
两个甲基
对交叉 (0)
一个邻交叉
E = 43.8 = 15.2 KJmol-1 E = 3.8KJmol-1
E = (15.2 + 0 ) - ( 0 + 3.8 ) = 11.4 KJmol-1
既要考虑每个取代基对环的能量影响，也要考虑二个 取代基之间有无能量关系。
位置不同引起。
转引起。
20.12.2020
4
顺反异构
顺（cis）： 两个取代基在环同侧。 反（trans） ： 两个取代基在环异侧。
H 3C CH 3 HH
H 3C H H CH 3
CH 3
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
顺反异构是构型（configuration）异构的一种。
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9
0
11
小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
热力学数据表明：
小 环 (环 丙 烷 )
普 通 环 (环 己 烷 )
697.1
依 次
658.6 每 个 C2H
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
Enb： H与H之间无，R与R之间有（邻交叉） EI ：C-C 154pm， C-H 112pm EI = 0
E： CCC=111.4o HCH=107.5o(与109o28’接近)E = 0
E： 都是交叉式。E = 0
椅式构象 是环己烷的优势构象
H
《有机化学》第五章脂环烃
2、环己烷的构象
早在1890年，沙赫斯（H.Sachse）通过研究认为：环己
烷的六个碳原子不在同一平面上，应保持正常的四面体角度。 1920年，莫尔(E.Mohr)重新研究了环己烷的结构，提出了
非平面张力学说。他认为：环己烷的碳原子之间可以保持正常 的角度，环己烷的六个碳原子不在同一平面上，C—C键之间的 夹角为109°28′，其分子中的C—C键可以旋转而引起构象异 构，其有代表性的构象有两种：船式构象和椅式构象。 （1）船式构象和椅式构象
+
四、环烷烃的稳定性与其分子结构的关系
从环烷烃的加成反应可以看出，三、四元环不稳定，易 开环，五、六元环较稳定，如何解释这一现象呢，1885年德
国化学家拜耳(A.von.Baeyer)提出了张力学说。
拜耳的提出张力学说建立在这样一个基础上：即所有的 环状化合物都具有平面结构。按照这个假设，所有的环状化 合物都是平面多边形，因此其分子中C-C键之间的夹角不能 与正常的键角109°28′相吻合，因此有角张力存在。
螺[4,5]癸烷
螺[2,4]庚烷
CH3
H 3C
1,5-二甲基螺[2,5]辛烷 错误的名字：2,7-二甲基螺[2,5]辛烷
2,5-二甲基螺[2,5]辛烷
②桥环烷烃的命名：桥环烷烃命名时，环的编号从桥头碳原子 开始，沿大环进行编号到环的另一端后，再沿第二大的环进行 编号。命名时，在方括号内注明除桥头碳原子外环上的碳原子 数。例：
仅有C、H两种元素组成的环状化合物叫做碳环烃， 简称环烃
环烃
脂环烃 芳香烃
饱和脂环烃 不饱和脂环烃 单环芳烃 多环芳烃
一、脂环烃的分类与命名
1、脂环烃的分类
根据环中是否含有不饱和键，可分为饱和脂环烃和 不饱和脂环烃。
【有机化学题库】脂环烃习题答案
试题库（参考答案）第五章 脂环烃一、 命名1、1－甲基－2－异丙基环戊烷2、1,6－二甲基螺[4.5]癸烷3、1－甲基－3－乙基环戊烷4、螺[3.4]辛烷5、二环[2.2.1]庚烷6、反－1,2－二甲基环丙烷7、异丙基环丙烷8、5-溴螺[3.4]辛烷9、顺－1－甲基－2－异丙基环己烷 10、2,7,7－三甲基二环[2.2.1]庚烷 11、6－甲基螺[2.5]辛烷 12、7,7－二氯二环[4.1.0]庚烷 二、写结构1、COOH； 2、CH 3； 3、； 4、(CH 3)3CH 35、CH 3； 6、CH 3CH 3； 7、HBr； 8、CH 3CH 3Br9、Cl；10、 CH ；11、Cl； 12、CH 3H CH 3Br三、完成反应式1、C OCH 3； 2、Cl； 3、CH CH 2CH 3CH 3Br ；4、COOEt COOEt； 5、Cl CH CH 2CH 3CH 3； 6、COOCH 3CH 3COOCH 3；7、COOCH 3CH 3CH 3COOCH 3； 8、 C 2H 5Cl C CH 2CH CH 3ClCH 3； 9、C OCH 3；10、CH 3CH 3CH C CH 3CH 3Br ；11、CH 3CH OH OHCH H 3C；12、C CH 3OCH 3＋COOH；13、OH CH CH 2CH 3CH 3； 1433；15、COOCH 316、CHO； 17、 ； 18C OC O O1933；20、COOCH3COOCH3；21、NO2CH2；22、四、回答问题1、C(CH3)3HCH3H；2、CH(CH3)2HCH3H3、CH(CH3)2CH3；4、C(CH3)3Cl；5、CH(CH3)2HCH3H；6、CH(CH3)2H；7、C2H5HC2H5H；8、CH(CH3)2CH39、HClBrH；10、HOH OHH五、鉴别题1、加溴水使溴水不褪色的为环己烷，余者加Ag(NH3)2+有白色沉淀为苯乙炔。
有机环烃知识点总结
有机环烃知识点总结一、脂环烃1. 脂环烃的结构脂环烃的分子中，碳原子形成环状结构。
根据环的碳原子数不同，脂环烃可以分为单环、双环、三环和多环脂环烃。
其中，碳原子数为3~10的环称为小环烃，碳原子数为11~30的环称为中环烃，碳原子数大于30的环称为大环烃。
2. 脂环烃的性质由于脂环烃分子内部的空间较为狭小，通常具有较稳定的空间结构，化学性质比较稳定。
脂环烃一般都不溶于水，但溶于有机溶剂。
在化学反应中，碳环上的伸展的π电子可以与其他分子发生共价键的形成，从而发生加成反应。
这使得脂环烃在有机化学中具有重要的应用价值。
3. 脂环烃的应用脂环烃在工业生产、医药制造、合成材料等领域有着广泛的应用。
例如，环戊烷是重要的有机合成原料，可以用来合成许多有机化合物；环戊烷是一种重要的有机溶剂，在染料、药物、涂料等领域有着重要的应用价值。
环丁烷可以用作原料合成丁烷二酮等有机合成物质，也用于化学试剂等领域。
由此可见，脂环烷在各个领域中都有其独特的用途。
二、芳香烃1. 芳香烃的结构芳香烃是一种由苯环组成的碳氢化合物。
苯环结构由六个碳原子和三个双键构成。
芳香烃可以分为单环芳香烃和多环芳香烃两类。
其中，由一个苯环组成的叫做单环芳香烃，由多个苯环组成的叫做多环芳香烃。
2. 芳香烃的性质芳香烃分子中的π电子呈现出特殊的排列结构，使得芳香烃的化学性质与脂环烃有着明显的差异。
芳香烃分子中的π电子对空间变化非常敏感，在许多情况下会形成稳定的共轭体系。
这种共轭结构表现出来的稳定性非常高，所以芳香烃分子比脂环烃分子更加稳定。
芳香烃的溶解性、挥发性和极性等性质与脂环烃也有所不同。
3. 芳香烃的应用芳香烃是一类重要的有机化合物，在化工、医药、染料、合成橡胶、合成树脂、涂料、农药等领域有着广泛的应用。
例如，苯是一种重要的有机溶剂，广泛用于化学实验和工业生产中；甲苯是一种重要的有机合成原料，可用于合成香料、染料、农药等；苯乙烯是一种重要的合成材料，可用于制备聚苯乙烯、聚酯等。
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第五章脂环烃一. 基本内容1．定义和分类脂环烃是碳架为环状的烃分子。
根据分子中所含碳环的数目及碳、氢比例的不同，可分为单环脂环烃（环烷烃、环烯烃、环炔烃）和多环脂环烃（螺环脂环烃、稠环脂环烃、桥环脂环烃）。
（1）环烷烃：分子中碳原子以单键互相连接成闭合碳环的脂环烃，单环脂环烷烃的通式为C n H2n，如：环丁烷、环戊烷等。
（2）环烯烃：分子中碳原子之间有以双键互相连接成闭合碳环的脂环烃。
如：环戊烯、环戊二烯等。
（3）螺环脂环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷（4）桥环脂环烃：`两个环共用两个或以上碳原子的多环烃。
例如：7，7-二甲基二环[2.2.1]庚烷（5）稠环脂环烃：两个碳环间共用两个碳原子的脂环烃，是桥环脂环烃的一种。
如：十氢化萘菲烷2．反应（1）环烷烃环烷烃的反应与非环烷烃的性质相似。
含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质，它们容易开环生成开链化合物。
（ⅰ）加氢：环丙烷在较低的温度和镍催化下加氢开环生成丙烷；环丁烷在较高温度下也可以加氢开环生成丁烷；环戊烷、环己烷等要用活性高的催化剂在更高温度下才能开环生成烷烃。
（ⅱ）加溴：溴在室温下即能使环丙烷开环，生成1，3-二溴丙烷，而环丁烷、环戊烷等与溴的反应与烷烃相似，即起取代反应。
（ⅲ）加溴化氢：溴化氢也能使环丙烷开环，产物为1-溴丙烷，取代环丙烷与溴化氢的反应符合马尔科夫尼科夫规则，环的断裂在取代基最多和取代基最少的碳碳键之间发生；环丁烷、环戊烷等不易与溴化氢反应。
（ⅳ）氧化反应：高锰酸钾溶液不能使环丙烷退色。
（2）环烯烃环烯烃与烯烃一样主要起加成反应和氧化反应：3．制备脂环烃的合成方法可分为两大类，一类是把链状化合物的两端连接成环；另一类是由环状化合物改变其官能团而得。
（1）分子内偶联α、ω-二卤化合物的武慈型环合法：此方法合成五元以上的环，产率很低。
可用格氏试剂合成四到七元环：（2）狄尔斯-阿德耳反应狄尔斯-阿德耳反应是顺式加成，加成产物仍保持共轭二烯和亲双烯体原来的构Br Br Na(Zn)THF3382%Br2BrBrO H2O/ZnCHOOBrHBrBr2Br Br2BrCH3CH2CH3型。
共轭二烯以s-顺式构象参加反应，两个双键固定在S-反式的共轭二烯，不起加成反应。
(3)卡宾合成法卡宾又名碳烯，是缺电子物种，如同其他亲电试剂一样可与烯烃发生亲电加成反应合成三元环。
（4）电环化反应（5）苯衍生物的氢化二. 重点与难点本章重点和难点是环烷烃的结构、环己烷及一取代环己烷的构象、二取代环己烷和稠环烃的构象。
1． 环烷烃的结构根据环烷烃的构象分析得知环烷烃除环丙烷不得不处于一个平面外，环丙烷以上的环，成环碳原子都不在一个平面上。
环丙烷分子中，相邻两个碳上的两个氢原子彼此成重叠式，具有很大的张力。
碳-碳键形成弯键，C-C-C 键角为105.5°，碳-碳键的р电子成分高。
而且由于重叠程度较少，使电子云分布在连接两个碳原子的直线的外侧，提供了被亲电试剂（Br 2、HBr 等）进攻的位置，从而具有一定的烯烃的性质，并易开环。
环丁烷的结构与环丙烷相似，碳-碳键也是弯曲的，只是弯曲的程度小一+CO 2CH 3CO 2CH 3C2CH 32CH 32CH 32CH 3150-160CO 2CH 32CH 3+CH 3CH CH222CH322OHH 23+20015OHH SO 2些，且碳原子不都在一个平面上，张力减小，较环丙烷稍稳定些。
根据燃烧热数据可看出，从五元环到七元环的化合物在能量上是稳定的。
中环环烷烃的成环碳原子都不在一平面内，环是折叠的，分子内由于氢原子较为拥挤，有较大的原子间斥力，因此体系的能量较大环高，稳定性比大环略差一些。
2． 环己烷及取代环己烷的构象环己烷分子中碳原子是以sp 3杂化的，六个碳原子不在同一平面内。
环己烷最稳定的构象是椅式，常温下环己烷分子中99%以上为椅式构象。
扭船式构象的能量比椅式高23kJ ·mol -1，但比船式构象稳定。
一种椅式通常很易转变成另一椅式构象， 这时原来的a 键就变成了e 键。
椅式扭船式在一取代环己烷的平衡化合物中，大多数取代基占在平伏键上（如e-甲基构象占95%、e-异丙基构象占97%），这时的体系能量最低。
随着烷基取代基体积的增大，e-烷基构象增加，如e-叔丁基环己烷构象已大于99.99%。
3． 二取代环己烷和稠环烃的构象二取代环己烷的构象中，由于顺反构型的关系，有时则不可能两取代基都占在能量较低的平伏键上。
从许多实验事实总结如下：（1） 环己烷多元取代物的最稳定的构象是e-取代最多的构象。
（2） 环上有不同取代基时，大的取代基在e-键的构象最稳定。
邻位稠环烃中，只可能有顺式的e ，a 键稠合或反式的e ，e 键稠合，不可能有反式的a ，a 键稠合。
如反十氢萘分子中，一个环己烷用两个e 键与另一个环连接，因此反十氢萘比顺十氢萘稳定。
三．精选题及其解5-1．用系统命名法命名下列化合物：解 （1）反-1-甲基-4-异丙基环己烷 （2）反-1，2-二甲基环丙烷 （3）r-1，H 33)2(1).(2).CH 3(3).3(4).(5).(6).反-2，顺-3-三甲基环己烷 （4）6-甲基螺[3.4]辛烷 （5）2，7，7-三甲基-二环[2.2.1]庚烷 （6）二环[2.2.0]己烷5-2．下列化合物有可能存在吗？解 （1）不存在。
反式环己烯的张力过大，只有当成环原子数扩大到八或以上时才能形成稳定的反式环烯烃。
化合物（3）便能形成稳定的环烯烃。
（2）不存在。
三键要求四个碳原子保持直线型，这样的单元是不能只用两个碳去连接成环的；但可以用四个或以上的碳原子去连接成稳定的环炔烃。
如：（7）。
（4）不存在。
sp 2杂化碳原子要求和它相连的三个原子具有同处一个平面的结构，分子中桥碳原子至少有一个而又不甚多的情况下，这样的桥头碳原子不可能是sp 2杂化态的。
（5）是稳定的。
因为烯碳原子能容易地使用sp 2杂化态成键。
（6）是稳定的。
因为螺碳原子可用sp 3杂化态成键。
5-3．回答下列问题：（1）顺-1，2-二甲基环己烷和反-1，2-二甲基环己烷的燃烧热分别为5226.4和5220.1 kJ ·mol -1。
试回答哪一个化合物更稳定？并说明理由。
（2）在烷烃和环己烷或更大的环烷烃中，每个亚甲基单位的燃烧热约为658 kJ ·mol -1。
对于环丙烷和环丁烷来说，这个值分别为697.1 kJ ·mol -1和686.2 kJ ·mol -1。
解释这些值的差别。
（3）多于6个碳原子的环烷烃难于用分子内成环反应来合成，然而它们却是稳定的。
另一方面，环丙烷类是用这种方法合成的，然而它们却是最不稳定的环烷烃。
这些事实是否矛盾？说明理由。
（4）利用分子内的取代反应以合成六个碳原子以上的环是在极稀的浓度下才有效，为什么？解 （1）燃烧热是指分子燃烧时放出的能量，它的大小反映出分子内能的高低。
顺-1，2-二甲基环己烷和反-1，2-二甲基环己烷互为同分异构体，顺-1，2-二甲基环己烷的燃烧热比反-1，2-二甲基环己烷大，说明顺-1，2-二甲基环己烷的内能大，较反-1，2-二甲基环己烷不稳定。
这归因于顺-1，2-二甲基环己烷的构象中，必有一个甲基处于a 键；而反-1，2-二甲基环己烷最稳定构象中，两个甲基都处于e 键，次构象更稳定。
（2）物质越不稳定，每结构单元的燃烧热愈大。
环丙烷的环张力最大，故燃烧热最高；环丁烷采取非平面的构象，张力有所减小，燃烧热次于环丙烷。
其他环烷烃基本上是无张力环，故燃烧热与烷烃接近。
（3）不矛盾。
用分子内环化作用以合成环烷烃的方法，其相对的容易程度取决HHHH(1).(2).(5).(6).(7).(3).(4).于环的稳定性和使碳链两端靠近以生成碳-碳键的几率。
对最小的环来说，这种几率最大，但随着环的变大而减小。
环丙烷之容易合成说明有利的几率因子超过了环的不稳定性。
对于大于6个碳的环来说，高度不利的几率因子超过环的稳定性。
（4）环的闭和要求链的两端能够接近以形成键。
要合成的环越大，需要用的链愈长，两端接近的可能性就愈小。
这时，一个链的端部碰到别的链的端部而形成长链的可能性相对地增加。
在高度稀释的溶液中反应时，两个链分子之间的碰撞几率减小，分子内的闭环反应虽然较慢，但为主要反应。
5-4．完成下列反应式：解H SO Br 2HA B C D(1).4+(2).+(CN)2C C(CN)2(3).(4).+CO 2CH3(5).+O OO(6).NBSAB(7).+2CH 3CH 3O 2C(1).3H ABBrBrCD(2).CO 2H+O(3).(4).2CH 35-5．画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象：（1）顺-1-氯-2-溴环己烷 （2）反-1-氯-4-碘环己烷 （3）顺-1，3-二羟基环己烷 （4）顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 （5）反-1，3-二羟基环己烷 解5-6．用简单的化学方法区别下列各组化合物：（1） 分子式为C 5H 10的异构体1-戊烯、1，2-二甲基环丙烷、环戊烷 （2） 丙烷和环丙烷解 （1）在室温下，先向三种化合物中分别加入溴的四氯化碳溶液，不能使溴的红棕色褪去者为环戊烷。
在余下的两种化合物中分别加入高锰酸钾稀溶液，1-戊烯使高锰酸钾溶液脱色，而1，2-二甲基环丙烷无此反应。
（2）环丙烷能使溴-四氯化碳溶液的红棕色褪去。
5-7．反-1，2-二甲基环己烷中大约以90%的二平伏键（e,e ）构象存在，而反-1，2-二溴环己烷（反-1，2-二氯环己烷）中却以等量的二平伏键（e,e ）和二直立键（a,a ）构象存在，而且二直立键的数量随溶剂极性的增加而减少，试说明反-1，2-二甲基环己烷与反-1，2-二溴环己烷之间这种差别的原因。
解 反-1，2-二甲基环己烷中两甲基主要在e 键上使这种构象相当稳定。
而反-1，2-二溴环己烷（反-1，2-二氯环己烷）中二卤原子e 键上时，由于带部分负电荷的卤原子之间的相互排斥作用，使之的稳定性降低，相应的二卤原子在a 键上的份额增加，而在极性溶剂中则由于极性溶剂分子对带部分负电荷的卤原子的包围，使相互之间的排斥力减小，所以随溶剂极性的增加，二卤原子占e 键的份额增加5-8．如果你想测定一个直立键Br 和一个平伏键Br 在S N 2取代反应中的相对速度，你能否用以下化合物作对比：（1）顺和反-1-甲基-4-溴环己烷 （2）顺和反-1-叔丁基-4-溴环己烷解 （1）反式取代基环己烷的最稳定构象为ee 型；顺式取代基为ea 型。
对于反-1-甲基-4-溴环己烷，由一取代环己烷e 、a 键平衡的自由能可知，甲基呈e 键的优先性比溴大得多，但还是有相当数量的的溴可处于e 键。